環形線圈檢測器是一種基於電磁感應原理的車輛檢測器,它的傳感器是一個埋在路面下面、通過一定工作電流的環形線圈。當車輛通過線圈時,車輛引起線圈迴路電感量的變化,檢測器檢測出變化量就可以檢測出車輛的存在,從而達到檢測目的。
環形線圈檢測系統包括埋於路面下面的環形線圈、接線盒、傳輸電纜、信號檢測處理單元等。檢測車輛時,將一個或多個環形線圈按一定的方法埋於路面下,線頭接入接線盒,信號由傳輸電纜送入信號檢測處理單元,該電路單元通常包括了微處理器,直接處理檢測數據,計算一些交通控制參數。
環形線圈是目前交通領域應用最廣泛、準確率最高的車輛檢測器。
1 檢測系統構成
環形線圈檢測器主要包括:環形線圈、線圈調諧迴路和檢測電路。系統構成如下圖所示。
環形線圈系統構成
(1)環形線圈
環形線圈是由專用電纜幾匝構成(一般為4匝),一般規格為2m×2m的正方形,根據不同的需要,可以改變線圈的形狀和尺寸。
(2)線圈調諧迴路
環形線圈作為一個感應元件,通過一個變壓器接到被恆流源支持的調諧迴路上,將該迴路的輸出檢測電路處理得到頻率隨時間變化的信號就可以檢測出是否有車輛通過。
(3)檢測電路
檢測電路包括相位鎖定器、相位比較器、輸出電路等,現在很多型號的環形線圈檢測器還包含微處理器,它與檢測電路一起構成信號檢測處理單元。
相位比較器的一個輸入信號是相位鎖定器的輸出信號,其頻率為調諧迴路的固有震蕩頻率,另一個輸入信號跟蹤車輛通過線圈時諧振迴路的頻率變化,從而使輸出的信號為反映頻率隨時間變化的電壓信號也就是反映車輛通過環形線圈的過程的信號。
輸出電路先將相位比較器輸出的信號進行放大,然後以兩種方式輸出,即模擬量輸出、數字量輸出。模擬量輸出用來分別車型,數位訊號輸出用來計數或控制。亦可用微機綜合處理輸出信號獲得各種交通參數。帶有微處理機的環形線圈檢測器則可以直接做到這一點。
2 線圈安裝
一般將電纜繞四匝成為線圈,線圈的邊長和形狀(正方、長方或其它)根據需要而定,主車道的線圈大部為2m×2m的正方形;線圈加饋線後的電感量為20~2500uH(隨頻率而定),並在此範圍內連續自動作漂移補償,用50Hz電源檢測,線圈本身約100~150uH,加饋線後約為200~250uH;饋線長度最好控制在150m以內,線圈與饋線串聯電阻應小於2Ω。在收費車道和入口匝道,線圈可以採用菱形、長方形和其它特種形狀,以適應不同的檢測需要。
線圈埋設點應避開鐵磁體。安裝時,在路面切一深約40~50mm、寬約6~8mm的矩形槽,槽底平直無金屬屑,槽內乾燥清潔。當線圈置於鋼筋混凝土上時,線圈距鋼筋至少為50mm。放入線圈後,將饋線穿過承重管,引到路肩外側監控機箱內與檢測單元相接。
槽口用膠化瀝青或環氧樹脂料密封,防止雨水滲入,如果槽口密封不好、槽內積水、線圈受潮將產生誤報或喪失功能。饋線最好與線圈採用同規格電纜,成對擰在一起,每米纏繞16圈,並應進行屏蔽。埋設後的環形線圈加饋線的對地絕緣電阻>10MΩ(DC500V)。
為了保證線圈的密封性和柔軟度,建議使用環氧樹脂、二丁脂和乙二氨的混合物。配製過程,所配比例為3:1:1,當攪至60度到70度就可進行封裝線圈。
3 特點及適應性
環形線圈檢測器是用來檢測交通流、車輛速度和排隊長度等交通參數性價比較高的一類檢測器,具有極大的適應性,其可靠性大於其他類型的檢測器,在道路路面翻修或施工期間,安裝環形線圈比較經濟有效。
另外,環境的變化和環形線圈的正常老化對檢測器的工作穩定性有較大的影響,可使檢測器諧振迴路失諧而不能準確判斷車輛存在造成的頻變,因此,人工調諧的環形線圈檢測器要定期進行手工調整,以便保持儀器的精度。
環形線圈的優點主要有:
技術成熟、易於理解;靈活多變的技術,可滿足多種實施狀況的需求;與非地理型檢測器相比,價格便宜;提供基本的交通參數。環形線圈在安裝及使用過程中也存在一些不足,主要是:
安裝和維修需要關閉車道,對交通流造成幹擾;在路面質量不好的路面上安裝時易於損壞;路面翻修和道路設施維修時可能需要重裝檢測器;檢測特定的交通流時需要多個檢測器;降低道路壽命。